• 터널과지하공간
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• 제28권5호
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• pp.442-456
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• 2018

본 연구에서는 터널의 축소모형실험을 통해 이방성 암반에 설치되는 록볼트의 보강효과를 검토하였다. 이를 위해 터널규격, 암석강도, 이방성 경사, 측압계수를 달리한 두 가지 터널사례를 실험하였다. 구슬달린 자수용 시침핀을 사용하여 전면접착식 D25 이형봉강 록볼트를 모델링하였고 이들을 모형터널의 천반과 측벽에 체계적으로 설치하였다. 첫 번째 사례에서, 무지보 모형은 터널 천정부에서 초기균열이 발생하였지만 록볼트 설치 모형은 록볼트가 설치되지 않은 영역인 터널 바닥부에서 초기균열이 발생하였다. 또한, 록볼트 설치 모형은 무지보 모형에 비해 균열개시압력과 최대압력이 각각 11%, 7% 더 컸고, 이방성 암반의 불연속면이 터널의 파괴거동에 미치는 영향은 작아져서 록볼트의 보강효과를 실험적으로 검증할 수 있었다. 지보패턴을 달리 적용한 두 번째 사례에서는, 록볼트의 길이와 수량이 큰 모형일수록 균열개시압력이 크고 하중에 따른 터널면적 축소비율은 작게 나타나, 록볼트의 길이와 수량을 증가시킬수록 록볼트의 성능이 향상됨을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제18권4호
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• pp.300-311
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• 2008

삼병렬 터널은 3개의 터널이 서로 나란히 배열되는 형태의 터널이다. 본 연구에서는 터널간 이격거리, 터널단면 형상, 지보조건, 지반조건 등이 서로 다른 7가지 삼병렬 터널 모형들에 대한 축소모형실험을 통하여 모형별 균열개시압력과 터널 주변지반의 변형거동을 조사하였다. 터널간 이격거리가 작은 모형일수록 낮은 압력 수준에서 필러의 파괴가 일어나고 터널의 내공변형량도 증가하여 터널의 안정성은 감소하였다. 터널단면의 형상이 아치형, 편평아치형, 사각형인 모형들 중에서 사각형 단면을 가진 터널의 안정성이 가장 작았으며, 천반곡률반경이 작은 아치형 터널이 편평아치형 터널보다 안정성이 우수하였다. 터널의 천장부에 모형 록볼트를 설치한 모형은 무지보 터널 모형에 비하여 균열개시압력이 클 뿐만 아니라 천단침하량도 적게 나타나 지보의 효과를 확인할 수 있었다. 이방성 암반내 터널 모형은 등방성 모형과 매우 다른 변형거동을 나타내었으며, FLAC을 사용한 수치해석 결과는 모형실험의 결과와 정성적으로 부합하였다.

• 터널과지하공간
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• 제22권3호
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• pp.205-213
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• 2012

본 연구에서는 $30^{\circ}$ 경사진 층리면을 가진 이방성 암반내 위치한 쌍굴터널에서 터널간 이격거리와 터널 단면의 형상이 서로 다른 다섯 가지 모형에 대해 측압계수 2의 하중조건으로 축소모형실험을 실시하였다. 실험을 통해 모형별 균열개시압력과 터널 주변지반의 변형거동을 조사하였으며, 이 조건들이 터널의 안정성에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보았다. 터널간 이격거리가 작은 모형일수록 필라에서는 층리면을 따른 전단파괴가 발생하였으며 낮은 압력수준에서 균열이 발생하여 터널의 안정성은 상대적으로 작은 것으로 평가되었다. 사심아치형, 원형, 반원아치형 터널 모형들에 대한 실험에서 반원아치형 터널이 가장 작은 균열개시압력을 보여 터널 안정성이 가장 작게 나타났으며, 원형 터널의 안정성이 가장 크게 나타났다. 또한, 사심아치형 터널의 변형거동은 원형 터널과 반원아치형 터널의 중간적인 형태를 나타내었으며 터널 안정성도 중간정도에 해당하였다. FLAC을 사용한 수치해석 결과는 모형실험의 결과와 정성적으로 부합하였다.

• 터널과지하공간
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• 제14권1호
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• pp.43-53
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• 2004

본 연구에서는 지하 채굴적이 상부 지표 구조물의 안정성에 미치는 영향을 검토하기 위하여, 지하 채굴적의 심도와 보강 조건을 달리하는 네 가지의 경우에 대해 축소모형실험을 실시하였다. 이를 위해 실험목적에 부합한 모형 실험장치를 제작하였으며, 모형재료는 석고, 모래, 물의 혼합물을 사용하였다. 채굴적의 심도가 깊은 모형의 균열 개시압력은 얕은 모형에 비해 2.5배 더 크게 나타나 채굴적이 깊을수록 지반의 안정성은 우수하였다. 구조물의 하부 지반을 그라우팅으로 보강한 모형은 무보강 모형에 비해 균열 개시압력이 2.4배 커져, 보강을 실시하면 지반 안정성이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 대규모 보강을 실시한 경우는 소규모 보강에 비하여 최대 침하량이 작을 뿐 아니라 침하곡선이 완만하여 경사와 곡률도 작아지므로 지반 안정성은 보다 더 커질 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제22권1호
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• pp.22-31
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• 2012

본 연구에서는 사암과 셰일이 교대로 반복되는 호층 지질구조를 가진 암반에서 복공이 설치되어 운영중인 기존 터널의 인근에 단면 형태가 다른 신설 터널을 건설할 경우, 신설 터널의 시공중 안정성을 검토하기 위하여 축소모형실험을 실시하였다. 이러한 비대칭 쌍굴터널에서 터널간 이격거리와 하중조건이 서로 다른 네가지 모형을 제작하였고 실험을 통해 모형별 균열개시압력과 변형거동을 조사하였다. 터널간 이격거리가 0.5D인 모형의 경우 필라에서 발생한 균열은 모두 호층 지질구조상 지층 경계면에서 발생하였고 지층간 전단변위가 필라 피괴의 중요한 인자로 작용하였다. 터널간 이격거리가 작은 모형일수록 낮은 압력수준에서 균열이 발생할 뿐 아니라 같은 압력 수준에서 터널의 내공변형량은 더 크게 나타나 터널의 안정성이 상대적으로 작은 것으로 평가되었다. 또한 하중조건을 달리한 경우에는 측압계수가 1.0일 때 터널 안정성이 우수한 것으로 나타났으며, FLAC을 사용한 수치해석 결과는 모형실험의 결과와 정성적으로 부합하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.706-711
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• 2007

Numerical studies were performed to examine the effects of notch location of impact specimens on the failure behavior of HAZ (heat affected zone) when Charpy V-notch impact test were made at a low temperature ($1^{\circ}C$). Carbon steel plate (SA-516 Gr. 70) with thickness of 25mm for pressure vessel was welded by SMAW (shielded metal-arc welding) and specimens were fabricated from the welded plate. Charpy tests were then performed with specimens having different notch positions of specimens varying from the fusion line through HAZ to base metal. A series of finite element analysis which simulates the Charpy test and crack propagation initiating at the tip of V-notch was carried out as well. The finite element analysis takes into account the irregular fusion line and non-homogenous material properties due to the notch location of the specimen in HAZ. Results reveals that the energies absorbed during impact test depend significantly on the notch location and direction of specimen. Finite element analysis also demonstrates that the notch location of specimens, to a great extent, influences the reliability and consistency of the test.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.683-690
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• 2015

해양암반이나 구조물 해체를 위한 전통적인 방법은 다이나마이트를 이용한 발파공법, 잭해머(Jackhammer)를 이용한 공법이다. 이러한 방법은 소음이나 폭발의 위험등으로 인해 사용에 많은 제약이 따른다. 이런 제한된 상황에서 사용할 수 있는 무소음화학팽창제(SCDA)의 사용이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 무소음화학팽창제의 사용에 관한 규격이나 설계 및 시공에 대한 제안서는 현재 전무한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 다양한 조건(구조물의 구속, 천공홀의 크기, 천공홀의 수 등)에서 콘크리트 구조물에 균열이 생성, 진전될 수 있는 최소요구팽창압을 예측하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권2호
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• pp.130-140
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• 2013

본 연구에서는 $30^{\circ}$ 경사진 층리면을 가진 풍화암 물성의 이방성 암반에서 필러 폭이 0.5D와 0.25D로 매우 작은 근접병설터널을 시공할 경우에 대한 터널 안정성을 조사하였다. 이를 위해 터널간 이격거리와 지보조건이 서로 다른 6가지 모형을 제작하고 측압계수 1의 하중조건으로 축소모형실험을 실시하였다. 모형별 균열개시압력, 최대압력, 필러 및 터널의 변형거동을 조사하였으며, 복공지보와 필러보강 여부가 터널의 안정성에 미치는 영향을 알아보았다. 필러 폭이 큰 모형일수록 균열개시압력이 더 크게 나타나 터널 안정성은 증가하였으며, 복공지보를 설치한 모형은 무지보 모형에 비해 균열개시압력와 최대압력이 더 크고 내공단면의 변형량은 적어 풍화암 근접병설터널에서 복공지보의 필요성을 확인하였다. 복공지보와 더불어 필러보강을 실시한 모형은 다른 모형에 비해 터널 안정성이 더 크게 나타났으며, 특히 필러 폭 0.25D인 근접병설터널은 복공지보뿐 아니라 필러보강도 실시해야 터널 안정성이 확보됨을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제28권2호
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• pp.170-185
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• 2018

단층대에 위치한 근접병설터널에 대하여 단층의 폭과 경사, 단층암의 물성을 달리한 수치해석과 모형실험을 통해 단층이 터널 안정성에 미치는 영향을 알아보았다. 병설터널 사이에 존재하는 필라의 강도/응력비를 구할 때는 필라 중앙부의 응력, 필라 전체의 평균응력, 필라 좌우단부의 응력을 각각 적용하였는데, 이중 마지막 방법은 단층대의 유무에 관계없이 터널 안정성의 보수적 평가에 적합하였고 터널 굴착시점을 실시간적으로 반영하였다. 필라 좌우단부의 응력을 적용하여 구한 강도/응력비는 단층의 폭과 경사가 커질수록, 단층암의 물성이 연약할수록 감소하는 경향을 보였다. 축소모형실험에서 단층을 포함한 모형은 불포함 모형에 비해 균열개시압력이 작았고, 단층의 폭이 큰 모형일수록 터널 안정성은 낮게 나타났다. 단층은 터널의 파괴거동에도 큰 영향을 미쳤는데, 단층이 없는 모형에서는 필라의 좌우하단부와 양쪽터널 측벽부에서 수평방향의 균열이 발생하였지만, 단층을 포함한 모형에서는 필라부 단층대에서 경사진 균열이 발생하였다.